FBMC系统中降低峰均比方法的研究

摘要

随着技术的快速发展，正交频分复用技术应运而生，成为第四代移动通信的主流技术。但是在正交频分复用系统中为了抑制符号间干扰，需要插入循环前缀，这样就会降低数据传输效率。此外，正交频分复用系统旁瓣能量比较高，会降低频谱感知的准确度，很难判断信号是否是有用信号。针对OFDM系统存在的缺点，研究者们提出了基于滤波器多载波的正交幅度调制FBMC-OQAM技术。FBMC-OQAM系统相对于OFDM系统频谱泄露比较低，并且没有循环前缀。在多载波系统中，高峰均功率比PAPR问题一直是研究的重点问题之一，需要依据FBMC-OQAM系统自身的特点，在已有研究的基础上进一步提出新的降低峰均比的方法。在本文中分析了FBMC系统的工作原理、信号结构特征以及峰均比定义，仿真验证了限幅滤波方法、选择映射方法和音频保留方法在降低信号峰均比方面的应用，并提出了改进的降低信号峰均比的方法。
　　首先，理论分析验证了部分传输序列方法在FBMC-OQAM系统中的应用，但是因为部分传输序列方法需要传输边带信息用于接收端的信息解码，降低了频谱使用率。针对这一问题，文中提出星座映射方法和部分传输序列方法相结合降低信号峰均比的同时解决边带信息问题。星座映射的方法主要是在发送端将数据进行编码操作映射，并乘以相位旋转因子，在接收端通过信号判决规则进行信号的解码。最后通过仿真验证星座映射-部分传输序列方法在降低信号峰均比方面有较好的效果。
　　然后，研究了通过导频的方式降低信号的峰均比。提出了将修正的干扰近似消除方法和OFDM系统中已经存在的部分传输序列方法相结合，充分利用两种方法的优点来降低FBMC-OQAM信号的峰均比。因为，传统的部分传输序列方法在降低峰均比方面有较好的性能，但是该方法需要传输边带信息，在一定程度上降低了频谱利用率，同时会增加接收端恢复数据的复杂度。所以提出了结合修正的干扰近似消除方法，利用信号中的导频进行信号解码，这样就可以实现在不需要传输边带消息的情况下恢复原始信号。此外，在此基础之上文中对修正的干扰近似消除方法进行了改进，通过仿真验证分析改变修正的干扰近似消除图案中导频的极性能够进一步降低信号的峰均比。通过理论分析和实验仿真，结果证明了部分传输序列-修正的干扰近似消除方法在降低信号峰均比方面的效果很好。
　　最后，本文提出了新的基于导频方法降低信号峰均比的导频图案设计方法。新的导频图案是通过计算导频所受到的干扰，计算导频一阶范围内的保护值，降低导频在信号传输过程中所受到的干扰，有助于接收端准确的接收导频信息进行信号解码。相对于已有的修正的干扰近似消除导频图案，提出的新的导频图案的频谱利用率更高。通过仿真验证我们可以看到新的导频图谱方案在降低信号峰均比方面有较好的效果。

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摘要

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术语与符号约定

第一章 绪论

1．1 论文的研究背景及意义

1．2 国内外峰均比技术的研究状况

1．3 论文的主要工作及安排

第二章 FBMC-OQAM系统原理及峰均比原理

2．1．1 综合滤波器组与分析滤波器组

2．1．2 OQAM原理分析

2．1．3 FBMC-OQAM信号及其结构特征

2．2 FBMC系统中的峰均比

2．2．1 峰均功率比定义

2．2．2 FBMC系统中峰均比分布

2．3 影响峰均比的因素

2．4 本章小结

第三章 降低信号峰均比的常用方法

3．1 峰均比降低方法分类

3．2 限幅滤波方法

3．2．1 限幅滤波方法原理

3．2．2 实验仿真结果与分析

3．3 选择映射技术

3．3．1 选择映射原理

3．3．2 实验仿真结果及分析

3．4 音频保留技术

3．4．1 音频保留技术原理

3．4．2 实验仿真结果及分析

3．5 本章小结

第四章 基于改进的星座映射-PTS方法在降低信号峰均比方面的研究

4．1 传统的PTS方法在FBMC系统中的应用

4．2 星座映射与PTS联合降低信号的PAPR

4．2．1 星座映射-PTS方法的基本原理

4．2．2 星座映射-PTS方法的复杂度分析

4．3 仿真及结果分析

4．4 本章小结

第五章 基于改进的导频图案在降低信号峰均比方面的研究

5．1 FBMC系统中常用的导频图案

5．2 MIAM方法降低PAPR

5．2．1 MIAM-PTS方法降低PAPR

5．2．2 改进的MIAM方法降低PAPR

5．3 改进的导频符号降低峰均比

5．3．1 改进方法的原理

5．3．2 利用导频符号计算PTS的边带信息

5．4 仿真结果分析

5．5 本章小结

第六章 全文总结与展望

6．1 论文完成的主要工作

6．2 下一步的研究计划

致谢

参考文献

作者攻读硕士学位期间的研究成果